JPS60127081A - Detector for weld zone by ultrasonic wave - Google Patents

Detector for weld zone by ultrasonic wave

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JPS60127081A
JPS60127081A JP23578583A JP23578583A JPS60127081A JP S60127081 A JPS60127081 A JP S60127081A JP 23578583 A JP23578583 A JP 23578583A JP 23578583 A JP23578583 A JP 23578583A JP S60127081 A JPS60127081 A JP S60127081A
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JP
Japan
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welding
probe
weld
ultrasonic
torch
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Application number
JP23578583A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiko Takishita
芳彦 瀧下
Takashi Kadowaki
門脇 孝志
Kazuya Sato
佐藤 弌也
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127Means for tracking lines during arc welding or cutting

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To realize easily automation of a welding machine and to improve the detecting accuracy of a penetration position by moving two ultrasonic probes together with a torch along the weld line and correcting adequately the torch position. CONSTITUTION:Electromagnetic ultrasonic probes 22, 23 are fixed on a traveling base 17. The center of the 1st probe 22 is set right under the welding root part 24 which is the preferable penetration end position of a weld zone 13 and the 2nd probe 23 is disposed in the position spaced from the weld zone 13. Both probes 22, 23 are moved together with a welding torch 21 along the weld line direction between base metals 11 and 12 by the base 17. The detection signal corresponding to the quantity of the reflected echoes inputted from the probes 22, 23 via a flaw detector 25 and the relation stored in an arithmetic processing circuit 26 are compared and the deviation between both is calculated. The program is corrected in accordance with the deviation and the torch 21 is subjected to a playback operation.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば自動溶接機または溶接ロボット等に取
付けられ、溶接トーチと連動して溶接部の溶込み先端位
置または溶込み止端位置(以下、これらを「溶込み位置
」という)を超音波によって検出するようにした溶接部
検出装置に関する。
Detailed Description of the Invention The present invention is attached to, for example, an automatic welding machine or a welding robot, and works in conjunction with a welding torch to determine the penetration tip position or penetration toe position (hereinafter referred to as "penetration toe position") of a welding part. The present invention relates to a welding part detection device that detects the weld position (hereinafter referred to as "position") using ultrasonic waves.

一般に、自動溶接機または溶接ロボット等を用いて、二
つの母材間をT継手溶接する場合、一方1 の母材と他
方の母材とを直角に保持した状態で溶接トーチを溶接線
に沿って動かすことによりティーチングを行ない、その
後当該ティーチング内容に従ってプレイパック動作させ
ることによシ、溶、接トーチを溶接線に沿って動かしつ
つ溶接作業を施こすようになっている。
Generally, when welding a T-joint between two base metals using an automatic welding machine or a welding robot, the welding torch is held along the welding line with one base metal and the other base metal held at right angles. Teaching is performed by moving the welding torch, and then the welding torch is moved along the welding line to perform welding work by operating the play pack according to the teaching contents.

しかし、このようなティーチング−グレイバック方式に
よる溶接方法においては、溶接線力少い場合、溶接トー
チがティーチング内容通pに動作したとしても、溶接熱
による歪等のために溶接トーチの位置が適切な溶接位置
からずれたり、または母材間のギャップの大きさ、バラ
ツキ等に対して溶接条件を対応させることができず、良
好な溶接部を形成することができないという問題がある
However, in such a teaching-grayback welding method, when the welding line force is small, even if the welding torch operates according to the teaching contents, the position of the welding torch may not be appropriate due to distortion due to welding heat. There is a problem in that it is impossible to form a good welded part because the welding conditions cannot be adapted to the deviation from the normal welding position or the size of the gap between the base materials, variations, etc.

このような問題点を解決するために、母材間に形成され
る溶接部に超音波を投射し、その反射エコー量から溶接
部の溶込み位置を検出する超音波溶接部検出装置を用い
、該検出装置によって溶接中または溶接直後の溶込み位
置を検出することによって、その検出結果を演算処理装
置に入力し、ティーチング内容に補正演算を加えながら
溶接トーチを動作せしめ、良好な溶接部を形成するよう
にしたものが従来から知られている。そしてτ前述した
超音波による溶接部検出装置として、超音波探触子によ
る垂直6dBドロツプ法がある。
In order to solve these problems, we use an ultrasonic weld detection device that projects ultrasonic waves onto the weld formed between the base metals and detects the penetration position of the weld from the amount of reflected echoes. By detecting the penetration position during welding or immediately after welding with the detection device, the detection result is input to the arithmetic processing device, and the welding torch is operated while adding correction calculations to the teaching contents to form a good weld. It has been known for a long time to do this. τ As the above-mentioned ultrasonic weld detection device, there is a vertical 6 dB drop method using an ultrasonic probe.

以下、垂直6dBドロツプ法を用いた従来技術による溶
接部検出装置について、第1図ないし第3図により説明
する。
Hereinafter, a conventional weld detection device using the vertical 6 dB drop method will be explained with reference to FIGS. 1 to 3.

第1図において、1,2は母材を示し、該各母材1.2
は溶接部3により互に固着され、T継手溶接を構成して
いる。4は母材1上に載置された垂直超音波探触子を示
しく以下、「探触子4」という)、該探触子4は例えば
磁性体とコイルとからなる磁歪振動子、水晶振動子等の
圧電振動子、直流電磁石とコイルとからなる電磁超音波
振動子等が用いられ、これらは探傷装置(図示せず)と
接続されている。なお、図中5は溶接部3の溶込み先端
位置となる溶接ルート部、6は溶接部3と母材1との溶
込み接点となる溶接止端部を示す。
In FIG. 1, 1 and 2 indicate base materials, and each base material 1.2
are fixed to each other by the welded portion 3, forming a T-joint weld. Reference numeral 4 indicates a vertical ultrasonic probe placed on the base material 1 (hereinafter referred to as "probe 4"), and the probe 4 is, for example, a magnetostrictive vibrator made of a magnetic material and a coil, or a quartz crystal. A piezoelectric vibrator such as a vibrator, an electromagnetic ultrasonic vibrator consisting of a DC electromagnet and a coil, etc. are used, and these are connected to a flaw detection device (not shown). In the figure, 5 indicates a weld root portion which is the welding tip position of the welded portion 3, and 6 indicates a welded toe portion which is the welded contact point between the welded portion 3 and the base metal 1.

このような溶接部検出装置を用いて溶接部3の溶込み量
を検出するには、探触子4から超音波を発生すると、こ
の超音波は母材1内を第1図中の矢示方向に進み、該母
材1底面で反射した後探触子4で受信される。いま、探
触子4が溶接部3から離れた位置をAとし、当該位置A
に位置しているときの反射エコー量は第2図中の特性7
Aに示す如< W人となっているとする。次に、この位
置Aから探触子4を浴接ルート部5に向は徐々に矢示方
向に移動させると、それに伴って反射エコー量が減少し
、該探触子4が溶接ルート部5と対応する位置Bにくる
と、その時の反射エコー量は第2図中の橢性7Bに示す
4如< Wnとなり、その時の反射エコー量wBは、w
AのAに低下(−6dB)する。
In order to detect the penetration amount of the weld 3 using such a weld detection device, when an ultrasonic wave is generated from the probe 4, this ultrasonic wave moves inside the base metal 1 as indicated by the arrow in FIG. The light travels in the same direction, is reflected by the bottom surface of the base material 1, and is then received by the probe 4. Now, let A be the position where the probe 4 is away from the welding part 3, and
The amount of reflected echo when located at is characteristic 7 in Figure 2.
As shown in A, it is assumed that there are < W people. Next, when the probe 4 is gradually moved from this position A toward the welding root section 5 in the direction of the arrow, the amount of reflected echoes decreases and the probe 4 moves toward the welding root section 5. When it comes to the position B corresponding to
A decreases to A (-6 dB).

即ち、適宜の位置Aから探触子4を第1図中の矢示方向
に移動させ、その反射エコー量がW^/2となる場所を
探せば、溶接ルート部5の位置を検出でき、かかる検出
方法は垂直6dBドロツプ法として従来から知られてb
る。一方、溶接止端部6を検出する場合には、探触子4
を第1図中に点線で示す適宜の位wCから、溶接止端部
6に対応する位1j7Dに向は矢示方向に移動させれば
よい。この場合にも、反射エコー量は第2図中の特性7
cがら7Dに変化し、反射エコー量wDはWc/2とな
るから、浴接止端部6を検出することができる。
That is, by moving the probe 4 from an appropriate position A in the direction of the arrow in FIG. 1 and searching for a place where the amount of reflected echo is W^/2, the position of the welding root portion 5 can be detected. This detection method is conventionally known as the vertical 6 dB drop method.
Ru. On the other hand, when detecting the weld toe 6, the probe 4
may be moved in the direction of the arrow from an appropriate position wC shown by a dotted line in FIG. 1 to a position 1j7D corresponding to the weld toe 6. In this case as well, the amount of reflected echo is characteristic 7 in Figure 2.
c changes to 7D, and the reflected echo amount wD becomes Wc/2, so the bath contact end 6 can be detected.

然るに、前述した垂直6dBドロツプ法からなる溶接部
検出装置を用いて、溶接線方向に連続的に溶接ルート部
5の位置を検出するには、第3図の如く探触子4をジグ
ザグに走査する必要がある〇即ち、第3図(イ)におい
て、8A、8B、・・・8Eは溶接ルート部5に沿う溶
接線9との交点を示し、該各交点8A、8Bt・・・8
Eは母材1と探触子4とを相対移動させつつ、該探触子
4を溶接線9を横切るようにして図示の如くジグザグに
走査することによシ、得ることができる。従って、第3
図中で探触子4が母材1上に載置した位置(ジグザグに
走査する折れ点)が第1図の位置Aに該当し、交点8A
+8Bt・・・8Eが第1図の位置Bに該当することに
々る。
However, in order to continuously detect the position of the weld root portion 5 in the weld line direction using the weld detection device using the vertical 6 dB drop method described above, the probe 4 must be scanned in a zigzag pattern as shown in FIG. In other words, in FIG. 3(A), 8A, 8B, . . . , 8E indicate the intersections with the welding line 9 along the welding root portion 5, and each of the intersections 8A, 8Bt, . . . 8
E can be obtained by moving the base material 1 and the probe 4 relative to each other and scanning the probe 4 across the welding line 9 in a zigzag manner as shown. Therefore, the third
In the figure, the position where the probe 4 is placed on the base material 1 (the bending point that scans in a zigzag manner) corresponds to position A in Figure 1, and the intersection point 8A
+8Bt...8E often corresponds to position B in FIG.

ところが、前述した探触子4を含む溶接部検出装置を自
動溶接機または溶接ロビットに適用した場合を考える。
However, consider a case where the welding part detection device including the probe 4 described above is applied to an automatic welding machine or a welding robot.

この場合は、第3図に示した如く探触子4と母材1と相
対移動させつつジグプ′グに動かし、溶接中または溶接
直後の溶接ルート部5の位置を自動的に検出し、この検
出信号を探傷装置から演算処理装置に入力し、ティーチ
ング内容に補正を加えることによって溶接トーチにフィ
ードバックし、溶接ルート部5の位置を制御しつつ溶接
部3を連続的に形成することに力る。
In this case, as shown in Fig. 3, the probe 4 is moved relative to the base metal 1 and jig-puggled to automatically detect the position of the welding root 5 during or immediately after welding. The detection signal is input from the flaw detection device to the arithmetic processing device, and by making corrections to the teaching content, it is fed back to the welding torch, and the welding portion 3 is continuously formed while controlling the position of the welding root portion 5. .

しかし、前述した従来技術によるものは探触子4をジグ
ザグ状に走査しつつ溶接作業を施こすものであるため、
次のような欠点がある。第1に、溶接トーチの直線的な
動きに対し、探触子4はジグプ″グに動くため、該探触
子4が溶接トーチの動きに追従していくためには、該探
触子4のスピードを早くしなくてはならない。しかも、
その動作が複雑であるため、自動溶接機、溶接ロボット
等の構造が複雑と力るばかすで々く、自動化が非常に困
難であるという欠点がある。第2に、連続した溶接線9
に対し、実際に検出できるのは交点8 A。
However, in the prior art described above, the welding work is performed while scanning the probe 4 in a zigzag pattern.
It has the following drawbacks: First, the probe 4 moves in a zig-pug manner in response to the linear movement of the welding torch, so in order for the probe 4 to follow the movement of the welding torch, it is necessary to We need to increase the speed of
Since the operation is complicated, the structure of automatic welding machines, welding robots, etc. is complicated and it is difficult to automate it, which is a drawback. Second, continuous weld line 9
However, it is actually the intersection 8A that can be detected.

8B、・・・8Eといった断続点になってしまうため、
高精度な位置検出をすることができないという欠点があ
る。第3に、溶接トーチと探触子4のティーチングを行
なう際、その動きが複雑であるため、高精度hティーチ
ングを行なうには取扱いに手間どり、作業性に劣るとい
う欠点がある。
Because it becomes an intermittent point such as 8B, ... 8E,
The disadvantage is that highly accurate position detection cannot be performed. Thirdly, when teaching the welding torch and the probe 4, the movements are complicated, so that high-precision h-teaching is difficult to handle and the workability is poor.

本発明は、前述した従来技術の欠点に鑑みなされたもの
で、溶接トーチと探触子とを溶接線に沿って同一の動き
をさせることを可能とし、もって溶接機の自動化全容易
に実現させ、また取扱いに際して溶込み位置の検出精度
を高めることができるようにした超音波による溶接部検
出装置を提供することを目的とするものである。
The present invention was made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and makes it possible to make the welding torch and probe move in the same manner along the welding line, thereby easily realizing automation of the welding machine. Another object of the present invention is to provide an ultrasonic weld detection device that can improve the detection accuracy of the penetration position during handling.

上記目的を′達成するために、本発明が採用する構成の
特徴は、溶接部の溶造←位置を検出するための第1.第
2の超音波探触子と、該各棟触子を溶接トーチと共に母
材間の溶接線方向に沿って移動する移動手段とを有し、
前記各探触子のうち第1の探触子を溶融状態にある溶接
部と対向する位置に配設し、第2の探触子を溶接部から
離間した母材と対向する位置に配設したことにある。
In order to achieve the above object, the features of the configuration adopted by the present invention are as follows. comprising a second ultrasonic probe and a moving means for moving each of the ridge probes together with a welding torch along the welding line direction between the base materials;
A first probe of each of the probes is disposed at a position facing the weld in a molten state, and a second probe is disposed at a position facing the base metal separated from the weld. It's what I did.

以下、本発明を自動溶接機または溶接ロボットに適用し
た場合につき、第4図力いし第6図に示す実施例に基づ
き説明する。
Hereinafter, the case where the present invention is applied to an automatic welding machine or a welding robot will be explained based on the embodiments shown in Figs. 4 to 6.

まず、第4図において、11は水平架台(図示せず)に
固定された母材、12は垂直架台(図示せず)に固定さ
れた母材、13は該各母材11゜12間の溶接部を示す
。14は本発明が適用される自動溶接機または溶接ロボ
ットを示しく以下、「自動溶接機14」という)、該自
動溶接機14は最下位置に位置する支持台15と、該支
持台15上に設けられ、油圧、電動等の手段で溶接線方
向(第4図の紙面と直交方向)に走行可能な走行装置1
6と、母材11の下方に位置して該走行装置16上に固
着して設けられた走行台17と、該走行台17上に立設
されたL字状のガイド18とから大略構成されている。
First, in FIG. 4, 11 is a base material fixed to a horizontal pedestal (not shown), 12 is a base material fixed to a vertical pedestal (not shown), and 13 is a space between the base materials 11 and 12. Shows welds. Reference numeral 14 indicates an automatic welding machine or a welding robot to which the present invention is applied (hereinafter referred to as "automatic welding machine 14"), and the automatic welding machine 14 has a support stand 15 located at the lowest position and a A traveling device 1 which is installed in the welding line and can travel in the direction of the welding line (direction orthogonal to the plane of the paper in FIG. 4) by means of hydraulics, electric power, etc.
6, a traveling base 17 located below the base material 11 and fixedly provided on the traveling device 16, and an L-shaped guide 18 erected on the traveling base 17. ing.

そして、走行台17の下面に設けられたブラケット19
と走行装置】6との間には引張ばね2oが張設され、走
行台エフを図中右方に付勢することにより、ガイド18
の先端部18Aが母材12の左側面12Aに密着するよ
うに構成されている。図中、21は溶接線に沿って溶接
部13を形成するための溶接トーチで、該溶接トーチ2
1はガイド18に取付けられ、その内部に設けられた駆
動手段(図示せず)によ#)第4図中の矢示方向に回動
しうるようになされておシ、これによって溶接部13の
位置を適正な位置に修正することができる。
A bracket 19 provided on the lower surface of the traveling base 17
A tension spring 2o is tensioned between the guide 18 and the traveling device]6, and biases the traveling platform F to the right in the figure.
The tip portion 18A of the base material 12 is configured to be in close contact with the left side surface 12A of the base material 12. In the figure, 21 is a welding torch for forming a welded part 13 along a welding line, and this welding torch 2
1 is attached to a guide 18, and is configured to be able to rotate in the direction of the arrow in FIG. The position of can be corrected to an appropriate position.

また、22.23は本発明に用いる探触子としての電磁
超音波探触子を示し、該各電磁超音波探触子22.23
は前述した走行台17上に固定的に取付けられている。
Further, 22.23 indicates an electromagnetic ultrasonic probe as a probe used in the present invention, and each electromagnetic ultrasonic probe 22.23
is fixedly mounted on the traveling base 17 mentioned above.

即ち、前記各電磁超音波探触子22.23のうち、一方
の電磁超音波探触子22は第1の探触子となるもので、
該探触子22の中心は母材11の直下でh−pて該母材
11の左側面11Aから距離りだけ離れた位置、即ち溶
接部13の望ましい溶込み先端位置である溶接ルート部
24の直下に設定される。なお、前記距離りは望ましい
溶込み量に相当する距離に設定される。
That is, one of the electromagnetic ultrasonic probes 22 and 23 serves as a first probe,
The center of the probe 22 is located directly under the base material 11 at a distance h-p from the left side surface 11A of the base material 11, that is, at the weld root portion 24, which is the desired penetration tip position of the weld 13. is set directly below. Note that the distance is set to a distance corresponding to a desired penetration amount.

また、第2の′F!L磁超音磁探音波探触子23の探触
子となるもので、該探触子23は母材11の直下で溶接
部13から離間した位置、例えば第1の探触子22の右
方側に配設される。
Also, the second 'F! This is the probe of the L-magnetic ultrasonic magnetic probe 23, and the probe 23 is located directly below the base material 11 at a position away from the welding part 13, for example, to the right of the first probe 22. placed on both sides.

ここで、前記電磁超音波探触子22.23は母材11に
磁界を与える直流電磁石と、母材11に磁界が与えられ
た状態で高周波・ぐルスが印加され、母材11の底面か
らの反射エコーを電圧信号として受信する送受信コイル
とから構成される。そして、前記各探触子22.23は
その直流電磁石で母材1工に磁界を与えた状態で、送受
信コイルを高周波・量ルスで励磁すると、該母材11の
表面に渦電流が流れ、7レミングの左手の法則に基づく
ローレンツ力が該母材11に働き、機械的変位(超音波
)が発生する。この超音波は母材11の表面より垂直に
伝搬し、母料11底面で反射して再び表面側に戻るから
、この戻ってきた超音波を送受信コイルで発生時と逆の
過程を経て電圧信号として受信することができる機能を
有する。
Here, the electromagnetic ultrasonic probes 22 and 23 are equipped with a DC electromagnet that applies a magnetic field to the base material 11, and a high frequency wave is applied with the magnetic field applied to the base material 11. and a transmitting/receiving coil that receives the reflected echo as a voltage signal. Then, when each of the probes 22 and 23 applies a magnetic field to the base material 11 with its DC electromagnet and the transmitter/receiver coil is excited with a high frequency pulse, an eddy current flows on the surface of the base material 11. 7. Lorentz force based on Lemming's left-hand rule acts on the base material 11, and mechanical displacement (ultrasonic waves) is generated. This ultrasonic wave propagates perpendicularly from the surface of the base material 11, is reflected at the bottom surface of the base material 11, and returns to the surface side again, so the returned ultrasonic wave is passed through the transmitter/receiver coil through the reverse process of generation, and is then converted into a voltage signal. It has the function of being able to receive as

さらに、25は探傷装置で、該探傷装置25は各探触子
。22.23の直流電磁石に直流電流を印加する直流電
源、送受信コイルに高周波パルスを供給するパルス発生
器、受信コイルから入力される電圧信号を増幅する増幅
器等から構成される□。
Furthermore, 25 is a flaw detection device, and the flaw detection device 25 includes each probe. 22. It consists of a DC power supply that applies DC current to the DC electromagnet in 23, a pulse generator that supplies high-frequency pulses to the transmitting and receiving coils, an amplifier that amplifies the voltage signal input from the receiving coil, etc.

一方、26は前記探傷装置25の次段に設けられた演算
処理装置で、該演算処理装置26にはティーチング内容
に従ったプログラムが格納され、該プログラムに従って
自動溶接機14と溶接トーチ21をプレイバック動作せ
しめる機能を有すると共に、該演算処理装置26には後
述する底面エコーレベルに対応する関数が格納され、探
傷装置25から入力される検出信号と当該関数との偏差
を演算し、この偏差分だけプログラムに補正を加えるこ
とによって溶接1・−テ21が常に最適な位置となるよ
うにフィードバック動作せしめ、゛溶接部13を溶接ル
ート部24に沿って形成させる機能を有する。
On the other hand, reference numeral 26 denotes an arithmetic processing unit provided at the next stage of the flaw detection device 25. A program according to the teaching contents is stored in the arithmetic processing unit 26, and the automatic welding machine 14 and the welding torch 21 are operated according to the program. In addition to having a function to perform backward operation, the arithmetic processing unit 26 stores a function corresponding to the bottom echo level, which will be described later, and calculates the deviation between the detection signal input from the flaw detection device 25 and the function, and calculates the deviation between the detection signal input from the flaw detection device 25 and the function. By making corrections to the program, a feedback operation is performed so that the weld 1-te 21 is always at the optimum position, and the weld 13 is formed along the weld root 24.

本発明は前述のように構成されるが、電磁超音波探触子
22.23によって受信された超音波の反射エコー量は
第5図に示すようになる。即ち、第2の探触子23から
送信される超音波は常にすべて母材11の図中上面側(
底面)で反射されることから、図中の特性2711で示
すように一定した反射エコー量Waとなる。これに対し
、溶接部13の溶込み先端位置が溶接ルート部24にあ
って、望ましい溶込み位置となっていれば、第1の探触
子22による反射エコー量は特性27bに示す如< W
bとなシ、この反射エコー量は垂直6dBドロツプ法の
原理により、Wb=”%HWaの関係となる。
Although the present invention is configured as described above, the amount of reflected echoes of the ultrasonic waves received by the electromagnetic ultrasonic probes 22 and 23 is as shown in FIG. That is, all the ultrasonic waves transmitted from the second probe 23 are always directed to the upper surface side of the base material 11 in the figure (
Since the reflected echoes are reflected from the bottom surface), the amount of reflected echoes Wa becomes constant as shown by characteristic 2711 in the figure. On the other hand, if the penetration tip position of the welding part 13 is in the weld root part 24 and is a desirable penetration position, the amount of reflected echoes by the first probe 22 is as shown in characteristic 27b.
According to the principle of the vertical 6 dB drop method, the amount of reflected echo has the relationship Wb=%HWa.

また、溶接部13が溶接ルート部24に至らない場合に
は、母材11の上面より反射する超音波の量が増加する
ため、第1の探触子22によって受信される反射エコー
量Wcは特性27、Cの如くなって、前述のWbよりも
大きくなる。逆に、溶接部13が溶接ルート部24の位
置を越えてやや溶込み過ぎると、その時の反射エコー量
Wdは特性27dの如くなって、前述のWb、!ニジも
小さくなる。このようにして、第2の探触子230反射
エコーMWaに対し、第1の探触子22からの反射エコ
ー量wb、−Wdの関係を知ることによシ、望ましい溶
込み位置を検出することができる。
Furthermore, when the welding part 13 does not reach the welding root part 24, the amount of ultrasonic waves reflected from the upper surface of the base material 11 increases, so the amount of reflected echoes Wc received by the first probe 22 is Characteristic 27, C, becomes larger than the above-mentioned Wb. On the other hand, if the welding part 13 penetrates a little too far beyond the position of the welding root part 24, the amount of reflected echoes Wd at that time becomes as shown in the characteristic 27d, and the above-mentioned Wb,! Rainbows also become smaller. In this way, by knowing the relationship between the amount of reflected echoes wb, -Wd from the first probe 22 with respect to the reflected echo MWa of the second probe 230, a desirable penetration position can be detected. be able to.

次に、溶接部13の近傍における反射エコーlを第6図
(イ)に示すような実験方法でめた。即ち、第6図(イ
)に示す如く溶接部130周辺で送受信コイル28を図
示矢示のように右方から左方に動かすことによって第6
図←)の特性を得た。ここで、送受信コイル28は線径
0.16陣のノ・イボン線を渦巻状に20rImまで巻
いたものを使用した。第6図使)において、横軸は送受
信コイル28の中心位置を示し、縦軸はその時の底面エ
コーレベルを示し、送受信コイル28が溶接部13に少
しもかからない位置における底面エコーレベルをOdB
 (これは第5図の反射エコー量Waに相当)として示
している。この結果、送受信コイル28を溶接ル−ト部
24に近づけ、該送受信コイル28が溶接ルート部24
にかかると底面エコーレベルが減少しはじめ、その中心
が溶接ルート部24と対向する位置となると、底面エコ
ーレベルは−5dBを示す(これは第5図における反射
エコーJiWbに相当)。
Next, the reflected echo l in the vicinity of the welded portion 13 was determined by an experimental method as shown in FIG. 6(a). That is, as shown in FIG. 6(a), the sixth
The characteristics shown in Figure ←) were obtained. Here, the transmitting/receiving coil 28 was made of a wire with a wire diameter of 0.16 coils wound spirally up to 20 rIm. In Figure 6), the horizontal axis indicates the center position of the transmitting/receiving coil 28, and the vertical axis indicates the bottom echo level at that time.
(This corresponds to the reflected echo amount Wa in FIG. 5). As a result, the transmitting/receiving coil 28 approaches the welding root portion 24, and the transmitting/receiving coil 28 moves closer to the welding root portion 24.
The bottom echo level begins to decrease as the center reaches the position facing the welding root portion 24, and the bottom echo level shows -5 dB (this corresponds to the reflected echo JiWb in FIG. 5).

前述した実験でめた第6図@)の特性は、電磁超音波探
触子22.23を用いた場合、再現性が極めて高いこと
から、この特性による曲線を用いて各探触子22.23
と溶接ル−ト部24との相対位置を知ることができる。
The characteristics shown in Fig. 6 @) obtained in the experiment described above have extremely high reproducibility when using the electromagnetic ultrasonic probes 22.23, and therefore each probe 22. 23
The relative position between the welding root portion 24 and the welding root portion 24 can be known.

即ち、溶接部13が溶接ルート部24に至らない場合、
第2の探触子23による受信エコーレベルをOdBとす
ると、第1の探触子22による受信エコーレベルは一6
dB以上(例えば、s、 s aB)と々るから、それ
は第6図(ロ)の特性曲線によって溶接ルート部24に
対して何間不足しているか判定することができる。
That is, when the welding part 13 does not reach the welding root part 24,
If the received echo level by the second probe 23 is OdB, then the received echo level by the first probe 22 is -6
Since it exceeds dB (for example, s, s aB), it can be determined by the characteristic curve of FIG.

逆に、溶接部13が浴接ルート部24を過ぎた場合、第
1の探触子22による受信エコーレベルは一6dB以下
(例えば−6,5dB)となり、第6図(ロ)の特性曲
線によって何重超過しているが判定することができる。
On the other hand, when the welding part 13 passes the bath contact route part 24, the received echo level by the first probe 22 is less than -6 dB (for example, -6.5 dB), and the characteristic curve shown in Fig. 6 (b) is obtained. You can determine how many layers are exceeded by

以上のことから、これを自動溶接機14に適用するには
、前述した如く第6図←)の特性に基づく関数を演算処
理装昭26に記憶させておき、探傷装置25を介して第
1.第2の探触子22.23から入力される反射エコー
量に対応する検出信号と、前記関数とを比較することに
ょシ、両者の偏差を演算することができる。従って、こ
の偏差に基づいてティーチングによるプログラムを補正
し、溶接トーチ21をプレイバック動作させればよい。
From the above, in order to apply this to the automatic welding machine 14, the function based on the characteristics shown in FIG. .. By comparing the detection signal corresponding to the amount of reflected echo inputted from the second probe 22, 23 with the function, the deviation between the two can be calculated. Therefore, the teaching program may be corrected based on this deviation, and the welding torch 21 may be operated for playback.

かくして、溶接トーチ21はフィート°バック制御を受
けつつ溶接線に沿って動くこととなり、極めて良好な溶
接部13を形成することができる。
In this way, the welding torch 21 moves along the welding line while being subjected to foot-back control, and an extremely good welded portion 13 can be formed.

なお、本発明の実施例において、探触子として電磁超音
波探触子22.23を用いた理由であるが、第1に溶接
中または溶接直後の溶融状態にある溶接部13の位置を
検出するものであるため、心材tiに非接触で超音波の
送受信が可能な電磁超音波法が有効であシ、第2に圧電
振動子等を用いた接触型の探触子と比較すると、受信し
た底面エコーレベルは非常に安定しているため、検出値
の信頼性を高めることができる等による。しかし、本発
明における垂直超音波探触子としては、前述した電磁超
音波探触子22.23に限ることなく、磁歪振動子、圧
電振動子、電歪振動子等を用いてなる超音波探触子とし
てもよく、これらを用い7こ場合にも良好な結果を得る
ことができる。
In the embodiment of the present invention, the electromagnetic ultrasonic probes 22 and 23 are used as the probes. First, the position of the welded part 13 in a molten state during or immediately after welding is detected. Therefore, the electromagnetic ultrasonic method, which can transmit and receive ultrasonic waves without contacting the core material Ti, is effective. This is because the bottom echo level obtained is very stable, making it possible to increase the reliability of detected values. However, the vertical ultrasonic probe in the present invention is not limited to the electromagnetic ultrasonic probes 22 and 23 described above, and may be an ultrasonic probe using a magnetostrictive vibrator, a piezoelectric vibrator, an electrostrictive vibrator, etc. It may also be used as a probe, and good results can also be obtained using these.

また、本発明の実施例においては、第1の探触子22を
溶接部J3の最適な溶込み先端位置となる溶接ルート部
24の直下に配設するものとして述べたが、溶接部11
と母材工1の接点である溶接止端部29の直下に配設し
、溶接部13の最適な溶込み止端位置を検出するもので
あってもよい。
Furthermore, in the embodiment of the present invention, it has been described that the first probe 22 is disposed directly below the weld root portion 24, which is the optimum penetration tip position of the weld J3.
It may also be arranged directly below the weld toe 29 which is the contact point between the base metal work 1 and the weld toe 29 to detect the optimum penetration toe position of the weld 13.

さらに、本発明の実施例では水平な母材11と垂直な母
材12とをT継手溶接するものとして述べたが、これに
限ることなく突き合せ溶接、あて全溶接、重ね溶接等に
も適用しうるものであり、一方溶接部が母材の下面側で
あるときには各探触子22.23を母材の上面側に配設
すればよいものでおる。
Further, in the embodiments of the present invention, the horizontal base metal 11 and the vertical base metal 12 are T-joint welded, but the present invention is not limited to this, but can also be applied to butt welding, butt welding, lap welding, etc. On the other hand, when the welded portion is on the lower surface of the base material, it is sufficient to arrange the probes 22 and 23 on the upper surface of the base material.

本発明に係る超音波による溶接部検出装置は、以上詳細
に述べた如くであるから、下記各項の効果を奏する。
The welding part detection device using ultrasonic waves according to the present invention is as described in detail above, and therefore has the following effects.

■ 従来技術によるものは、溶接ルート部または溶接止
端部の溶込み位置を検出するに際し、溶接トーチの直線
的な動きに対して探触子をソグデグに走査していたが、
本発明においては探触子を溶接トーチと同じ直線的な動
きをさせることができるから、自動溶接機または溶接ロ
ゲットを簡単な構成で実現でき、取扱いに際してもティ
ーチング動作を容易に行なうことができる。
■ In conventional technology, when detecting the penetration position of the weld root or weld toe, the probe was scanned in parallel with the linear movement of the welding torch.
In the present invention, since the probe can be moved linearly in the same way as the welding torch, an automatic welding machine or a welding logget can be realized with a simple configuration, and teaching operations can be easily performed during handling.

しか検出することができなかったが、本発明においては
探触子を溶接線方向に移動させることができるから、溶
接部の溶込み位置を連続して検出することができる。
However, in the present invention, since the probe can be moved in the direction of the weld line, it is possible to continuously detect the penetration position of the weld.

■ 探触子を溶接トーチの直下または直上に位置させ、
該溶接トーチと同一の動きをさせることができるから、
溶融中の溶接ルート部または溶接止端部を検出でき、そ
の検出信号を溶接l・−テにフィードバックして該溶接
トーチを制御することによυ、理想的彦溶込み状態を持
つ溶接部を形成することができる。
■ Position the probe directly below or above the welding torch,
Because it can make the same movement as the welding torch,
By detecting the weld root or weld toe during melting and controlling the welding torch by feeding back the detection signal to the welding torch, it is possible to create a weld with an ideal penetration state. can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図ないし第3図は従来技術による溶接部検出装置を
示し、第1図はその原理説明図、第2図は第1図中の探
触子の位置A、B、C,Dにおける反射エコー量を示す
特性線図、第3図は動作説明図にして第3図0)は母材
の平面図、第3図p)は第3図(イ)の底面図、第4図
ないし第6図は本発明による溶接部検出装置を示し、第
4図はその全体構成図、第5図は反射エコー量を示す特
性線図、第6区は底面エコーレベルを示す説明図にして
、第6図(イ)は送受信コイルを用いて底面エコーレベ
ルを測定する方法を示す説明図、第6図←)は底面エコ
ーレイルの特性を示す線図である。 11.12・・・母材、13・・・溶接部、14・・・
自動溶接機、21・・・溶接トーチ、22.23・・・
電磁超音波探触子、24・・・溶接ルート部、25・・
・探傷装置、26・・・演算処理装置、29・・・溶接
止端部。 特許出願人 日立建機株式会社 株式会社日立製作所 第1図 第2図 第3図 7、−〇
Figures 1 to 3 show a conventional weld detection device, with Figure 1 being an explanatory diagram of its principle, and Figure 2 showing the reflections at the probe positions A, B, C, and D in Figure 1. A characteristic diagram showing the amount of echo, Figure 3 is an explanatory diagram of the operation, Figure 3 (0) is a plan view of the base material, Figure 3 (p) is a bottom view of Figure 3 (A), and Figures 4 to 4 are diagrams showing the amount of echo. Figure 6 shows the welding part detection device according to the present invention, Figure 4 is its overall configuration diagram, Figure 5 is a characteristic line diagram showing the amount of reflected echoes, Section 6 is an explanatory diagram showing the bottom echo level, and Figure 4 is a diagram showing the overall configuration thereof. FIG. 6(A) is an explanatory diagram showing a method of measuring the bottom echo level using a transmitting/receiving coil, and FIG. 6 (←) is a diagram showing the characteristics of the bottom echo rail. 11.12...Base metal, 13...Welded part, 14...
Automatic welding machine, 21... Welding torch, 22.23...
Electromagnetic ultrasonic probe, 24... Welding root part, 25...
- Flaw detection device, 26... Arithmetic processing device, 29... Weld toe. Patent applicant: Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Hitachi, Ltd. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 7, -〇

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1) 母料間に形成される溶接部に超音波を投射する
ことによって、該溶接部の溶込み位置を検出する超音波
による溶接部検出装置において、前記溶込み位置を検〜
出するだめの第1.第2の超音波探触子と、該各探触子
を溶接トーチと共に母材間の溶接線方向に沿って移動す
る移動手段とを有し前記各探触子のうち第1の探触子を
溶融状態にある直接部と対向する位置に配設し、第2の
探触子を溶接部から離間した母料との対向位置に配設し
たことを特徴とする超音波による溶接部検出装置(2)
 前記第1の探触子は溶接部の溶接ルート部または溶接
止端部に対向する位置に配設してなる特許請求の範囲(
1)項記載の超音波による溶接部検出装置。 (3) 前記第1.第2の探触子は電磁超音波探触子で
ある特許請求の範囲(1)項記載の超音波に上る溶接部
検出装置。
[Scope of Claims] (1) In an ultrasonic weld detection device that detects the penetration position of a weld by projecting ultrasonic waves onto the weld formed between base metals, the penetration position is Inspect ~
The first thing to do is. a second ultrasonic probe; and a moving means for moving each of the probes together with a welding torch along the welding line direction between the base metals; A welding part detection device using ultrasonic waves, characterized in that a second probe is arranged at a position facing the direct part in a molten state, and a second probe is arranged at a position facing the base material separated from the welding part. (2)
The first probe is disposed at a position facing the weld root or weld toe of the weld.
1) The ultrasonic weld detection device described in item 1). (3) Above 1. An ultrasonic weld detection device according to claim 1, wherein the second probe is an electromagnetic ultrasonic probe.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0753145A1 (en) * 1994-07-18 1997-01-15 THE BABCOCK &amp; WILCOX COMPANY Automated butt weld inspection system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0753145A1 (en) * 1994-07-18 1997-01-15 THE BABCOCK &amp; WILCOX COMPANY Automated butt weld inspection system
EP0753145A4 (en) * 1994-07-18 1997-04-02 Babcock & Wilcox Co Automated butt weld inspection system

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